Сторінка 7 з 15
СИСТЕМА фазоімпульсной УПРАВЛІННЯ СИЛОВОГО випрямляча (СІФУ)
Система включає в себе загальне вхідний пристрій і шість каналів управління плечима тиристорних мостів. Кожен з каналів складається з вузла синхронізації, вузла фазового зсуву, формувача імпульсів і вузлів диодной розв'язки. Вхідний пристрій, схема якого наведена на рис. 14, призначене для узгодження виходу регулятора струму з входом СІФУ, а також обмеження мінімального і максимального значень кута управління. Основною ланкою пристрою є операційний підсилювач А, зібраний за схемою повторювача через резистор R6. Обмеження максимального і мінімального значень кутів управління
здійснюється ланцюгом, що складається з потенціометрів R4 і R5 і діодів VD1, VD2. Вхідний сигнал подається через резистор R1, а через резистор R2 здійснюється установка початкового кута управління. На виході пристрою встановлений конденсатор С. Схема одного каналу СІФУ і діаграми напруг в вузлових точках схеми, що пояснюють роботу СІФУ, наведені відповідно на рис. 15 і 16. Крива 1 - синусоїдальна напруга (на конденсаторі С1), яке надходить на вхід вузла синхронізації. Ланцюг з резисторів Rl, R2 і конденсатора С1 призначена для фільтрації вхідної напруги. До моменту 1 напруга синхронізації позитивно, транзистор VI закритий, і конденсатор С2 заряджається через VD3 і R3 до 24 В. В момент ti, коли напруга синхронізації змінює знак, VI відкриється і С2 розрядиться через VD4, R4, VI.
Мал. 14. Схема вхідного пристрою
Крива 2 на рис. 16 - напруга на конденсаторі С2. Резистор R2 входить у вузол фазового зсуву, і імпульс напруги на ньому при розряді С2 є імпульсом синхронізації (крива 3). Вузол фазового зсуву побудований на транзисторах V2 і V3. До моменту tj обидва транзистора відкриті, і конденсатор СЗ розряджений. У момент tj закривається транзистор V3 при вступі до базову ланцюг імпульсу синхронізації і закриє V2. На емітер V2 виникає негативна напруга управління - Uy. Конденсатор СЗ починає заряджатися від загального нуля через джерело управління, VD7, R6, R5. Напруга на емітер V2, що дорівнює напрузі Uy, і конденсаторі СЗ, буде збільшуватися поки не стане рівним напрузі порівнювання U ^ в момент t2. При цьому відкриється діод VD5, транзистори V2 і V3 включаються, і конденсатор СЗ розряджається. У момент t3 з подачею імпульсу синхронізації процес повторюється в тій же послідовності. Кут фазового зсуву пропорційний часу t2-t1 і, як видно з рис. 16, визначається напругою управління Uy (крива 4). Пристрій для формування імпульсів побудований на транзисторі V4. До моменту V2 і V3 відкриті, а конденсатор С5 розряджений.
Мал. 15. Схема каналу СІФУ
Мал. 16. Діаграми напруг в вузлових точках схеми СІФУ
У період С5 заряджається до 24 В. В момент t2, коли відкриється V3, конденсатор С5 перезаряджається. Під час перезарядження на базі V4 виникне позитивний потенціал, і він закриється. При закритому V4 на його колекторі виникає позитивний імпульс, який через стабілітрон V5 надходить на вхід підсилювача імпульсів. Підсилювач імпульсів виконаний на двох транзисторах V6 і V7. Схема забезпечує керуючий імпульс амплітудою до 2 А і тривалістю 400-500 мкс. Вузол диодной розв'язки виконаний на діодах VD9 і VD10, через які імпульси надходять на входи підсилювачів формувачів імпульсів, розташованих в силових блоках випрямляча.
Вузол світлової сигналізації виконаний на світлодіоді V8, струм через який протікає як в період дії імпульсів по ланцюгу VD8, R15, R16, V8, так і в проміжки між ними від зарядженого конденсатора Зб. При цьому діод світиться з половинною яскравістю. Світлодіоди всіх каналів СІФУ розташовані поруч і світяться рівномірно. У разі зникнення імпульсів або несправностей світіння діодів припиняється або вони світяться нерівномірно. Діод VD7 і стабілітрон здійснюють зняття керуючих імпульсів, що досягається подачею сигналу, достатнього для пробою V5.
ПІДСИЛЮВАЧ-формувач імпульсів (УФІ)
Схема УФІ для управління кожним з тиристорів одного плеча силового моста приведена на рис. 17. Основним вузлом УФІ є імпульсний трансформатор Т, що має дві
Мал. 17. Схема усілітеля- формувача імпульсів
вторинні обмотки. З одного обмотки імпульс надходить на включення тиристора, друга служить для перемагнічування його тороїдального сердечника. Імпульс управління приходить з виходу СІФУ і посилюється транзистором VI.
РЕГУЛЯТОР ШВИДКОСТІ (PC)
Регулятор швидкості, схема якого представлена на рис. 18, виконаний за схемою пропорційного регулятора і складається з двох підсилювачів: прямого А1 і інверсного А2. Підсилювач А1 формує сигнал на вході регулятора струму через R10 і VD2 в випрямному режимі роботи тиристорних мостів, а А2 через R12 і VD1 в інверторному режимі роботи. Обидва сигнали одночасно на вхід регулятора струму не подаються, так як один з них зашунтірован логічним переключающим пристроєм (ЛПУ), що з'єднує або R11, або R12 із загальним нулем. Якщо шунтуються обидва виходи, то вихідний сигнал закорачивается, завдяки чому при перемиканні тиристорних груп, що здійснюється ЛПУ в період бестоковой паузи, сигнал на вході регулятора струму знижується до нуля. З підсилювача А2 подається також сигнал управління на ЛПУ. На вхід PC подаються сигнали: задає U3 через R2 і зворотного зв'язку (ОС) через R3, крім того, є один резервний вхід.
ДАТЧИК напруги (ДН)
Датчик напруги формує сигнал зворотного зв'язку на вході регулятора швидкості по напрузі двигуна, забезпечуючи при цьому фільтрацію вхідного напруги і гальванічну розв'язку напруги в силовому ланцюзі і ланцюзі управління. Датчик напруги, схема якого представлена на рис. 19, складається з магнітно-транзисторного генератора, що перетворює постійну напругу 24 В в змінну прямокутної форми частотою 1,8 кГц, фільтра вхідної напруги, комутатора і декоммутатора напруги і диференціального підсилювача.
Мал. 18. Схема регулятора швидкості
Генератор побудований на транзисторах VI, V2, резисторах R1-R6 і тороідальному трансформаторі Т1 з прямокутною петлею гістерезису. Фільтр включає в себе резистори R20 - R22 і конденсатор С2. В комутатор входять транзистори V3, V4, резистори R7-R10 і первинна обмотка трансформатора гальванічної розв'язки Т2 в комутатор V5, V6, R11-R14 і вторинна обмотка Т2. Принцип роботи схеми полягає в зміні вхідної напруги підсилювача А в залежності від напруги на вході перетворювача Unp. Регулювання коефіцієнта посилення А (резистор R17) дозволяє змінити глибину зворотного зв'язку по напрузі.
Мал. 19. Схема датчика напруг
РЕГУЛЯТОР СТРУМУ (РТ) З ДАТЧИКОМ СТРУМУ (ДТ)
Схема РТ представлена на рис. 20. Він виконаний у вигляді пропорційно-інтегрального регулятора і включає в себе підсилювач А1, зібраний за схемою повторювача (зі зворотним зв'язком через R3); транзистор VI, який утворює спільно з конденсатором С2 і резистором R5 інтегратор напруги; транзистор V3, що змінює постійну часу РТ по сигналу від датчика струму; транзистор V2, керуючий VI і V3. На РТ подається сигнал U з виходу регулятора швидкості і сигнал жорсткої і гнучкої зворотних зв'язків від датчика струму, що подаються на базу транзистора VI відповідно через стабілітрон V4 і резистори R14 і і через конденсатор СЗ і резистор R8. Вимірювання постійної часу РТ необхідно для забезпечення форсування наростання струму в режимі переривчастих струмів перетворювача в початковий період перехідного процесу (мала постійна) і стабілізації роботи приводу в режимі безперервних струмів після закінчення перехідного процесу (велика постійна). Значення постійної часу визначається контуром підключення конденсатора С2 до неінвертіруемому входу підсилювача. При закритому транзисторі V2 і відповідно відкритому V3 постійна часу визначається резистором R5. При надходженні сигналу від датчика струму V2 відкриється, a V3 закриється, і постійна часу збільшиться, визначаючись опорами резистора R5 і переходу емітер-база VI. Таким чином, РТ адаптується до режиму роботи перетворювача. При різких набросах навантаження сигналом від датчика струму по ланцюгах, спочатку гнучкою, а потім жорсткою зворотним зв'язків, відкривається транзистор VI, і конденсатор С2 миттєво розрядиться через VD3, V2 і VI. РТ перетвориться в безинерціальное ланка, а в силовому ланцюзі встановиться струм, рівний уставці струмового відсічення, яка визначається вхідним сигналом від PC.
Датчик струму виконаний на трьох узгоджувальних трансформаторах Т1-ТЗ, пов'язаних з трансформаторами струму силового кола і випрямним мостом на діодах VD5-VD10 з вихідними резисторами R13, R14.
Логічного перемикає ПРИСТРІЙ (ЛПУ)
Пристрій здійснює перемикання тиристорних груп силового випрямляча при реверсі струму, реверсування вихідного сигналу в PC і спеціальним впливом на РТ -
Мал. 20. Схема регулятора струму
Мал. 21. Схема логічного перемикає пристрої
приведення системи регулювання до початкових умов при реверсі струму. Схема ЛПУ приведена на рис. 21. На вхід основного елемента ЛПУ підсилювача А надходять сигнали: 12 В через резистор R17; управління з виходу прямого підсилювача PC через резистор R1, зворотного зв'язку з ДН через резистор R3 і сигнал заборони з датчика нульового струму (ДНТ). Підсилювач А керує двома групами транзисторів: V7, VI, VI0 і V8, V23, V9, V2, що перемикаються попарно, причому V10nV2 є вихідними в зазначених групах. При різниці сигналів Uy і U0 с, більшою за модулем 12 В, вихідним сигналом підсилювача А включається V2, a V10 вимкнений. Сигнали з V10 і VI2 при їх закритті надходять в наступні каскади через резистори R29, R11 і діоди VD12, VD7. На ділянках зв'язку V2w V10 з наступними каскадами заведені по три блокування: для V2 через діоди VD15, VD11, VD10 і для VI0 через VD8, VD6, VD3. Пари транзисторів VI2, VII і V3, V6 включені за схемами тригерів, що мають по два стійких стану: відкрите і закрите. Тригери пов'язані між собою блокувальними зв'язками через діоди VD13 і VD1 таким чином, що якщо один тригер відкритий, то інший закритий. Транзистори V14viV4 є вихідними каскадами тригерів і здійснюють перемикання тиристорних груп при реверсі струму. Через них підключений до джерела живлення на вузол формування імпульсів управління тиристорами. Діоди VD12 і VD7 дозволяють транзисторів V10 і V2 включати тільки свої тригери.
Перемикання тиристорних груп здійснюється за командою від PC і можливо тільки при нульовому значенні силового струму, що контролюється вузлом заборони. Сигнал заборони надходить від ДНТ через випрямляч VZ1. Вузол заборони зібраний на транзисторах V15-V21. Крім контролю нульового струму в силовому ланцюзі вузол заборони формує тривалість бестоковой паузи при перемиканні тиристорних груп, а також контролює правильність роботи ЛПУ. Сигнал заборони при наявності силового струму надходить на тригери через VD11, VD6, а через діоди VD10, VD8 - від транзисторів V10 і V2 при відкритому транзисторі V21 вузла заборони, який закривається тільки після перемикання ЛПУ. При подачі команди на перемикання (при різниці між U3 і UDс, рівній 12 В) і нульовому значенні силового струму вимкнеться раніше відкритий тригер, закриються транзистори V15 і VI6 і відкриється VI9. При цьому транзистор VI7 перейде у відкритий стан на час заряду конденсатора СЗ, що визначає час бестоковой паузи. Це час становить 8-10 мс і задається резистором R51. Транзистор V17 через діод VD6 або VD11 зашунтірует вхід транзисторів V6 або VII тригерів і на час бестоковой паузи закриються обидва плеча ЛПУ. За час бестоковой паузи ЛПУ подаватися не буде навіть в тому випадку, якщо в силовому ланцюзі з'явиться струм, наприклад, внаслідок несправності тиристорів. Це досягається включенням транзистора V21, шунтирующего виходи транзисторів V23 і V2. Після припинення силового струму відлік часу бестоковой паузи починається спочатку.
Транзистор V18 здійснює контроль включення обох плечей ЛПУ через резистор R50 і діоди VD17 і VD4. У разі несправностей, якщо одне з плечей ЛПУ не увімкнеться, V18 залишиться відкритим і відкриє транзистор V17, який видає команду на закриття тригерів обох плечей ЛПУ. Одночасно відкриється транзистор V22 і зашунтірует вхід РТ, який при цьому відкине імпульси управління в область, відповідну мінімуму вихідної напруги силового випрямляча. Транзистори V13 і V5 призначені для перемикання реверсивного підсилювача в PC. Ланцюг з резистором R63 призначена для подачі сигналу на базу транзистора V17 для примусової установки ЛПУ в вимкненому стані, тобто закриття тиристорів силового випрямляча.
ДАТЧИК нульового струму (ДНТ)
Датчик забезпечує подачу заборонного сигналу при наявності струму в силовому ланцюзі. Він являє собою дросель насичення, змонтований на шині постійного струму і складається з двох зустрічно включених котушок. Харчування дроселя здійснюється випрямленою через однофазний міст напругою понижувального трансформатора. При нульовому струмі опір дроселя велике, а при струмі в силовий мережі, що дорівнює 4-6 А, дросель насичується і ток в його ланцюга достатній для видачі сигналу заборони.
ВУЗОЛ ХАРЧУВАННЯ І СИНХРОНІЗАЦІЇ (УПС)
Для здійснення харчування і синхронізації СІФУ в УПС встановлено два багатообмотувальних трансформатора.
Мал. 22. Схема стабілізованого джерела
Харчування ланцюгів управління, як було сказано раніше, здійснюється від п'яти джерел випрямленої напруги зі значеннями, зазначеними на рис. 12. Схема стабілізованого джерела представлена на рис. 22. Від трансформатора Т1 напруга випрямляється випрямлячем UZ1. Силовими елементами схеми є транзистори V4 і V3, що виконують функції регулюючого елемента. За ним протікає струм навантаження стабілізатора, а стабілізація здійснюється зміною внутрішнього опору V3. Транзистор V5 з резисторами R5-R8 і стабілітроном V6 виконують функції порівнює елемента. Сигнал, пропорційний різниці між вихідним напругою стабілізатора на потенціометрі R7 і опорним на стабілітроні V6 посилюється транзистором V5 і здійснює управління транзисторами V3 і V4. Транзистор V2, резистори R1-R4 і стабілітрон VI введені в схему для підвищення точності стабілізації. Конденсатори С2 і СЗ запобігають високочастотну генерацію в стабілізаторі.
КОНСТРУКЦІЯ ПЕРЕТВОРЮВАЧА
Конструктивно перетворювач включає в себе наступні блоки, в яких розташовані функціональні вузли силової схеми і системи управління: силові блоки (БС); панель системи управління і регулювання перетворювача (СУРП); панель логічного перемикає пристрої (ЛПУ); блок регульованого збудника зі стабілізацією (РВС); панель системи управління регульованим збудником (Сурва); блок живлення (БП); панель управління (ПУ); панелі з конденсаторами і резисторами вузла захисту від перенапруг та вхідних фільтрів ланцюгів управління і панелі з резисторами блоку управління. Крім того, до складу перетворювача входять: струмообмежувальним реактор силового випрямляча; чотири автоматичних вимикача з боку змінного і постійного струму відповідно силового випрямляча і збудника, а також прилади контролю струму і напруги; запобіжники; двигуни струму; токоограничивающие резистори.
Силовий блок складається з тиристорів з охолоджувачами та плати підсилювача-формувача імпульсів. Панель СУРП включає в себе систему фазоімпульсной управління, регулятори струму та швидкості, датчик напруги і задатчик інтенсивності. В панелі ЛПУ крім елементів, розглянутих при описі його роботи, розташований дільник напруги, призначений для формування сигналу завдання при управлінні від командоконтроллера. Блок РВС, як і БС, включає тиристори і підсилювач-формувач імпульсів. Панель Сурва складається з вузлів, функціонально наведених на рис. 12 (система А2). На панелі управління розміщено місцевий пост управління перетворювачем, який дозволяє провести випробування всіх його вузлів.